Układ pokarmowy - jak trawiony jest pokarm

   Trawienie polega na enzymatycznym rozkładzie dużych cząsteczek pokarmowych związków organicznych (białek, tłuszczów, węglowodanów) na substancje małocząsteczkowe, przyswajalne przez organizm i wchłaniane przez błony komórkowe. Prawidłowe odżywianie, czyli trawienie i wchłanianie pokarmów, wymaga odpowiedniej koordynacji skomplikowanej czynności ruchowej oraz wydzielania dziesiątek rodzajów enzymów rozkładających składniki pożywienia.

   Układ pokarmowy rozpoczyna się od jamy ustnej, potem poprzez gardło i przełyk pokarm dociera do żołądka, z niego przechodzi do jelita cienkiego. Niestrawione resztki przesuwane są poprzez jelito grube aż do odbytu. Długość tej drogi wynosi 8-9 metrów. Poszczególne odcinki przewodu pokarmowego mają pewne cechy wspólne. Składają się z trzech warstw: patrząc od środka, jest to błona śluzowa, błona mięśniowa i błona surowicza (zewnętrzna). Różnice dotyczą przede wszystkim budowy nabłonka pokrywającego błonę śluzową. Tam, gdzie pokarmy nie są wchłaniane, ale jedynie transportowane, mamy do czynienia z ochronną pokrywą nabłonka wielowarstwowego płaskiego. W żołądku i jelitach spotykamy się z nabłonkiem jednowarstwowym walcowatym, pokrytym dodatkowo w jelicie rąbkiem prążkowanym. Ten typ nabłonka bierze udział zarówno we wchłanianiu pokarmów, jak i czynności wydzielniczej (soki trawienne). Soki trawienne są wydzieliną licznych gruczołów przewodu pokarmowego. W ich skład poza wodą wchodzą enzymy, elektrolity i różne składniki organiczne oraz nieorganiczne.



Jama ustna

   W jamie ustnej dochodzi do pierwszej modyfikacji pokarmu: żucia, miażdżenia, mieszania ze śliną oraz jego nawilżania i częściowego trawienia. Tym celom służą zęby, język i wydzielające ślinę gruczoły - ślinianki. Pomiędzy wargami a zębami znajduje się tzw. przedsionek jamy ustnej, dopiero za zębami rozpoczyna się jama ustna właściwa. Przypomnijmy, że dorosły człowiek ma 32 zęby stałe (zębów mlecznych jest 20). Największą ze ślinianek jest położona bezpośrednio do przodu od małżowiny usznej ślinianka przyuszna. Następna pod względem wielkości jest ślinianka podżuchwowa, położona zgodnie ze swoją nazwą na dnie jamy ustnej. Ostatnim dużym gruczołem wydzielającym ślinę jest ślinianka podjęzykowa, której przewody (podobnie jak przewód ślinianki podżuchwowej) uchodzą na tzw. mięsku podjęzykowym.



Przełyk

   Kolejnym "odcinkiem" na drodze pokarmu jest właśnie przełyk. Stanowi niejako kontynuację gardła i dlatego możemy go również określić jako przewód mięśniowo-błoniasty. Przełyk jest to elastyczny przewód o gładkich ścianach, zbudowanych z mięśni i wyścielonych od wnętrza błoną śluzową. Znajduje się on na tylnej ścianie klatki piersiowej i po przejściu przez przeponę wpada do żołądka. Łączy gardło z żołądkiem. W przełyku panuje ciśnienie niższe od atmosferycznego. Nie zachodzi w nim wchłanianie pokarmów. Kęs pokarmowy po połknięciu jest przesuwany do żołądka dzięki synchronicznym ruchom mięśniówki przełyku zwanym falą perystaltyczną. Dlatego czynność transportowa przełyku odbywa się nawet wtedy, gdy gardło jest położone niżej niż żołądek, np. przy zwisaniu do góry nogami.



Żołądek

   Żołądek - najobszerniejsza część przewodu pokarmowego - leży w lewym podżebrzu (okolica brzucha znajdująca się pod lewym łukiem żebrowym). Jego kształt jest bardzo zmienny i zależy głównie od pozycji ciała. Ogólnie wyróżniamy w nim część wpustową (przy połączeniu z przełykiem), trzon żołądka (część środkowa) oraz część odźwiernikową (przy przejściu w dwunastnicę). Workowate uwypuklenie żołądka będące jego górnym biegunem nazywamy dnem tego narządu (nazwa myląca, ponieważ jest to jego najwyższa część). W opisie tego organu nie może też zabraknąć krzywizn: większej po lewej stronie i mniejszej po stronie prawej. Żołądek nie tylko transportuje pokarm, ale również go trawi. Taka przemieszana i "nadtrawiona" papka trafia do dwunastnicy, pierwszego odcinka jelita cienkiego.



Jelito cienkie i jelito grube

   Dwunastnica oddzielona jest od żołądka zastawką odźwiernika. Jelito cienkie liczy sobie 4-5 metrów. Oprócz dwunastnicy jego częściami są jelito kręte (2/5 górne) i jelito czcze (3/5 dolne). W jelicie cienkim następuje trawienie pokarmu, jego dalszy transport i wchłanianie składników pokarmowych. Do takiej roli przystosowana jest błona śluzowa z fałdami okrężnymi i kosmkami. Jelito cienkie oddzielone jest od grubego zastawką krętniczo-kątniczą, która nie przepuszcza nieprzydatnych już resztek pokarmu z powrotem. W jelicie grubym poprzez odciąganie wody i wydzielanie śluzu tworzy się kał. Jelito grube dzielimy na jelito ślepe wraz z wyrostkiem robaczkowym, okrężnicę i odbytnicę razem z kanałem odbytowym. Okrężnica z kolei dzieli się na część wstępującą, poprzeczną, zstępującą i esowatą.



Gruczoły trawienne: wątroba i trzustka

   W trawieniu pokarmów niezbędne są enzymy produkowane i wydzielane przez tzw. gruczoły trawienne. Najbardziej znanym jest chyba wątroba, położona w okolicy podżebrowej prawej i w znacznej części nadbrzusza. Ten duży narząd, ważący od 1300 do 1700 gramów, składa się z dwóch płatów: prawego i lewego. Płaty z kolei dzielą się na zraziki. Do tzw. wnęki wątroby wpływa krew z tętnicy wątrobowej oraz z żyły wrotnej (ta ostatnia zbiera krew z żołądka, jelit, śledziony i trzustki). Krew opuszcza wątrobę, kierując się do serca poprzez żyły wątrobowe. Jedną z funkcji wątroby jest wydzielanie żółci. Zbiera się ona w przewodach wątrobowych: prawym i lewym, które z kolei łączą się we wnęce w jeden przewód wątrobowy wspólny. Żółć nie spływa bezpośrednio do dwunastnicy, ale gromadzi się w pęcherzyku żółciowym. Przewód pęcherzykowy łączy pęcherzyk z przewodem wątrobowym wspólnym. Od tego miejsca ta główna droga wyprowadzająca żółć nosi nazwę przewodu żółciowego wspólnego uchodzącego na brodawce większej dwunastnicy. Innym gruczołem trawiennym jest trzustka. Wydzielane przez nią enzymy są niezbędne do prawidłowego trawienia pokarmów. Trzustka składa się z głowy (objętej pętlą dwunastnicy), szyjki i ogona. W przeciwieństwie do wątroby umiejscowiona jest głównie po lewej stronie (nadbrzusze i lewe podżebrze). Wydzielina (sok) trzustki zbiera się (analogicznie do żółci w wątrobie) w przewodach. Wyróżniamy dwa główne przewody: przewód trzustkowy (uchodzi wspólnie z przewodem żółciowym wspólnym w dwunastnicy) i przewód trzustkowy dodatkowy (uchodzi na brodawce mniejszej dwunastnicy). Podobnie jak wątroba, miąższ trzustki dzieli się na mniejsze jednostki - pęcherzyki, które wydzielają enzymy trawienne. Pomiędzy nimi rozproszone są tzw. wyspy trzustkowe, które zamiast do dwunastnicy wydzielają swoją zawartość (hormony) do krwi. Są więc gruczołem wydzielania wewnętrznego.



Czynność układu pokarmowego

   Rolą układu pokarmowego jest głównie trawienie i wchłanianie pokarmów. Te zasadnicze funkcje wiążą się z innymi: transportem treści pokarmowej (za co odpowiada czynność ruchowa, czyli motoryka przewodu pokarmowego) oraz usuwaniem niestrawionych resztek i wydzielaniem tzw. soków trawiennych.



Motoryka przewodu pokarmowego

   Aktywność ruchowa rozpoczyna się już w momencie żucia pokarmu. Wbrew pozorom jest to skomplikowana czynność podzielona na 6 faz. Nie wszyscy zdają też sobie sprawę, że siła docisku szczęk (w zakresie zębów trzonowych) wynosi do 150 kg. Dzięki odruchowej kontroli ze strony układu nerwowego zęby nie uszkadzają części miękkich. Żucie zapewnia rozdrobnienie pokarmu i mieszanie go ze śliną, w której znajdują się już enzymy trawiące składniki pokarmowe (skrobię). Równie skomplikowane jest połykanie. W jego przebiegu wyróżniamy trzy fazy: ustną, gardłową i przełykową. Tylko pierwszą z nich, kiedy pokarm znajduje się jeszcze w ustach, możemy dowolnie kontrolować. Następne są już odruchowe, toczą się bez udziału naszej woli. Dzięki skoordynowanej pracy wielu mięśni możliwe jest szybkie i sprawne przesunięcie kęsa pokarmowego i płynów aż do żołądka w taki sposób, że ani nie przesuwa się do dróg oddechowych (nosa, krtani), ani nie cofa z powrotem do przełyku (dzięki napięciu tzw. zwieracza dolnego przełyku). Warstwa mięśniowa przewodu pokarmowego składa się przede wszystkim z mięśni gładkich. Dla tego rodzaju tkanki charakterystyczne są okresowe, rytmiczne skurcze, które stanowią podstawę wszelkich ruchów doprowadzających do mieszania i przesuwania treści pokarmowej (perystaltyki). W różnych odcinkach układu pokarmowego spotykamy się z odmienną częstotliwością tych ruchów: w żołądku jest to około 3/min, a w jelicie krętym 8/min. Ta perystaltyka doprowadza do przesunięcia treści pokarmowej, a później niestrawionych resztek aż do odbytnicy, gdzie na drodze odruchu defekacyjnego następuje wypróżnienie. W dzieciństwie uczymy się kontroli nad tą czynnością i możemy ją dzięki naszej woli stłumić.



Trawienie węglowodanów

   Proces enzymatycznego rozkładu węglowodanów zapoczątkowuje się już w jamie ustnej. Podczas żucia pokarmu zostaje on rozdrobniony i wymieszany ze śliną wytwarzaną w gruczołach ślinowych zawierającą enzym zwany ptialiną, która rozkłada niektóre wiązania w węglowodanach złożonych. Dzięki jej działaniu amyloza rozkłada się do maltozy i maltotriozy, a amylopektyna do maltozy, maltotriozy i związków zwanych dekstrynami zbudowanymi z kilku cząsteczek glukozy. Ptialina może działać tylko w obrębie jamy ustnej i przełyku, ponieważ jej działanie zostaje zahamowane w kwaśnym środowisku żołądka. Poza ptialiną ślinianki wydzielają także drugi enzym - amylazę, która ma także zdolność do hydrolizy węglowodanów złożonych. Ona także przestaje działać w kwaśnym środowisku. Proces trawienia węglowodanów jest procesem wieloetapowym i w jamie ustnej zostaje tylko zapoczątkowany. Kolejne etapy zachodzą w dalszych odcinkach przewodu pokarmowego - jelitach pod wpływem alfa-amylazy - enzymu wydzielanego przez trzustkę. Gdy pokarm przedostanie się z żołądka do dwunastnicy, następuje wydzielanie przez komórki wyścielające jej ściany hormonu pokarmowego cholecystokininy powodującego wydzielanie przez trzustkę bogatego w enzymy trawienne soku trzustkowego. W skład jego wchodzi także alfa-amylaza. Jest to enzym, który w dalszym stopniu rozkłada węglowodany już do dosyć prostych form zwanych oligosacharydami. Są to związki długołańcuchowe, nierozgałęzione, które już w niewielkim stopniu mogą być wchłaniane do krwi. Jednak w większości muszą one ulec kolejnemu etapowi hydrolizy do cukrów prostych, które mogą już zostać bezpośrednio wykorzystane jako źródło energii. Proces ten zachodzi na powierzchni komórek pokrywających jelito cienkie przy udziale enzymów zwanych oligosacharydazami i disacharydazami i stanowi on ostatni etap tego procesu. Wyróżniono kilka rodzajów oligosacharydaz: laktazę, maltazę, sacharazę i izomaltazę. Laktaza jest jedynym enzymem, który umożliwia hydrolizę laktozy do cukrów prostych glukozy i galaktozy. Obecny jest on już w życiu płodowym i aktywność jego stopniowo spada wraz z wiekiem. Laktoza jest dwucukrem obecnym w dużych ilościach w produktach mlecznych. Po spożyciu ulega ona rozkładowi w jelicie do cukrów prostych glukozy i galaktozy. Brak enzymu objawia się nietolerancją mleka krowiego i występuje on dosyć często u dorosłych osób, zwłaszcza rasy czarnej (nawet 70% osobników). Niestrawiona laktoza w jelicie grubym przy udziale bakterii ulega przemianie do wodoru, metanu i dwutlenku węgla, co objawia się uporczywymi wzdęciami, bólami brzucha, biegunką i nudnościami pojawiającymi się po spożyciu pokarmów mlecznych. W tym przypadku stosowanie diety z ograniczeniem mleka oraz stosowanie dostępnego w aptekach preparatu zawierającego laktazę znacznie zmniejsza lub eliminuje w całości opisane objawy. Maltaza jest enzymem, który powoduje odszczepianie cząsteczek glukozy od krótkich polimerów glukozy. Tak jak w przypadku laktozy jej obecność stwierdza się już w życiu płodowym, a jej poziom utrzymuje się mniej więcej na jednym poziomie przez całe życie. Sacharaza jest enzymem powodującym rozkład sacharozy do cukrów prostych. Ilość jego w znacznym stopniu uzależniona jest od stosowanej diety. Głodzenie przyczynia się do znacznego spadku jego aktywności, natomiast dieta bogato węglowodanowa prowadzi do zwiększenia się ilości tego enzymu. Stan taki obserwuje się także u chorych na cukrzycę. W tym wypadku stosowanie leków blokujących aktywność sacharazy w znaczący sposób przyczynia się do obniżenia wchłaniania powstającej na skutek jego działania glukozy.



Trawienie białek

   Białka w przeciwieństwie do węglowodanów stanowią znacznie bardziej złożoną materię pokarmową. Zbudowane są z aminokwasów połączonych ze sobą przy pomocy wiązań chemicznych. Duża różnorodność aminokwasów oraz związane z tym możliwości połączeń między nimi specyficzne dla każdego organizmu zarówno zwierzęcego i roślinnego stanowią o tak wielkiej różnorodności tej grupy. Tak jak w przypadku węglowodanów nie może być ono zużyte przez organizm w formie złożonej - wcześniej musi być rozłożone do poszczególnych aminokwasów. Proces ten jednak zapoczątkowany jest dopiero w żołądku. Po przedostaniu się do światła żołądka tzw. komórki okładzinowe pobudzane są przez hormony pokarmowe (gastrynę, cholecystokininę) oraz przez układ nerwowy do wydzielania kwasu solnego. Jego zadanie jest dwojakie. Po pierwsze działa on bakteriobójczo na większość drobnoustrojów przedostających się wraz z pokarmem. Po drugie, działając na białko powoduje jego denaturację, czyli rozrywane są wiązania chemiczne w cząsteczce białka, które warunkują jego skomplikowaną strukturę przestrzenną. W prosty sposób można powiedzieć, że białko zostaje w pewien sposób wyprostowane, ułatwiając działanie enzymom trawiennym. W soku żołądkowym oprócz kwasu solnego znajduje się także wydzielany przez tzw. komórki główne żołądka enzym zwany pepsyną. Jego działanie możliwe jest także w środowisku kwaśnym i polega na rozbijaniu wewnętrznych wiązań białkowych, w szczególności takich między aminokwasami o rozgałęzionych cząsteczkach np. leucyny i tzw. aromatycznymi np. tyrozyny i fenyloalaniny. Wynikiem takiego działania jest mieszanina różnej długości peptydów (peptydy to niewielkiej długości łańcuchy zbudowane z aminokwasów) i niewielkie ilości wolnych aminokwasów. Następnie ta nadtrawiona treść pokarmowa przedostaje się do dwunastnicy i rozpoczyna się tzw. jelitowa faza trawienia białek, która jest bardziej złożona. Ogólnie można ją podzielić na trzy etapy: rozkład białka w świetle jelita, rozkład białka na powierzchni komórek wyścielających jelito, czyli w obrębie tzw. rąbka szczoteczkowego oraz etap wewnątrzkomórkowy trawienia. Trawienie białek w świetle jelita zachodzi przy udziale enzymów wydzielanych przez trzustkę - proteaz (trypsyna, chymotrypsyna i elastaza) i peptydaz trzustkowych (karboksypeptydaza A i B). Są one głównymi białkami wchodzącymi w skład soku trzustkowego. Proteazy mają zdolność do rozkładania wewnętrznych wiązań łańcuchów peptydowych, a każdy z wymienionych enzymów posiada zdolność do rozkładania wiązań między konkretnymi aminokwasami: trypsyna rozkłada wiązania między lizyną i argininą, chymotrypsyna między wiązaniami aminokwasów aromatycznych, a elastaza między aminokwasami tzw. alifatycznymi - waliną, glicyną, alaniną, leucyną i izoleucuną. Peptydazy natomiast mają zdolność do odcinania ostatniego aminokwasu w łańcuchu peptydowym. Podsumowując, proteazy powodują rozkład peptydów do jeszcze krótszych łańcuchów aminokwasów, które następnie rozkładane są do poszczególnych aminokwasów przez peptydazy. W wyniku działania tych enzymów powstaje mieszanina pojedynczych aminokwasów i bardzo krótkich łańcuchów aminokwasów. Teraz następuje kolejny etap trawienia białek w tzw. rąbku szczoteczkowym. Jest to miejsce znajdujące się na powierzchni komórek wyścielających światło jelita i zbudowane z bardzo licznych wypustek tworzących pewnego rodzaju "szczoteczkę", stąd taka nazwa. Rąbek szczoteczkowy jest miejscem bardzo bogatym w enzymy- egzopeptydazy rozkładające końcowe wiązania w łańcuchu peptydowym, dipeptydazy rozkładające drugie od końca wiązanie w peptydzie i endopeptydazy rozkładające wiązania w części wewnętrznej peptydu. Trawienie w rąbku szczoteczkowym jest ostatnim z etapów tego procesu zachodzącym w świetle jelita. Jego wynikiem jest już mieszanina pojedynczych aminokwasów oraz bardzo krótkich peptydów zbudowanych z 2-6 aminokwasów, które wchłaniane są do wnętrza komórek. Wchłanianie takie odbywa się na zasadzie procesu czynnego przy pomocy specyficznych układów transportujących, co oznacza, że do jego przeprowadzenia zużyta zostaje energia. Po przedostaniu się do wnętrza komórki następuje dalszy rozkład krótkich peptydów do pojedynczych aminokwasów przy udziale znajdujących się w komórkach enzymów. Gdy wszystkie peptydy zostaną już rozłożone do poszczególnych aminokwasów następuje ich dyfuzja bierna ( już bez nakładów energetycznych ze strony organizmu) do układu krwionośnego, a konkretnie do układu żyły wrotnej, która dostaje się do wątroby. W wątrobie zachodzą bardzo skomplikowane procesy przemiany aminokwasów i ich dalszy rozkład. Jak widać, proces trawienia białek jest bardzo złożony i wieloetapowy, a brak jakiegokolwiek enzymu w jego przebiegu prowadzi do zaburzenia procesu trawienia. Może on być spowodowany przez uszkodzenie narządu lub komórek wytwarzających dany enzym i określamy to jako zaburzenie wtórne, które spotykane jest najczęściej. Drugim typem określanym jako zaburzenie pierwotne jest defekt genetyczny zaburzający syntezę danego lub kilku enzymów. Przykładem choroby wtórnej jest choroba trzewna- celiakia, w której dochodzi do uszkodzenia rąbka szczoteczkowego, przez co znacznie obniża się ilość znajdujących się tam enzymów, co w znaczny sposób upośledza proces trawienia. Opisano także kilka jednostek chorobowych pierwotnych, które zaburzają syntezę trypsyny i enzymów rąbka szczoteczkowego.



Trawienie tłuszczów

   Trawienie tłuszczów rozpoczyna się w jamie ustnej i żołądku przy udziale enzymu lipazy językowej i żołądkowej wydzielanych przez gruczoły nasady języka zwane gruczołami Ebnera oraz przez gruczoły dna żołądka. Jest to jednak proces marginalny. Znacząca faza zaczyna się dopiero w dwunastnicy. W żołądku zachodzi proces przygotowujący tłuszcze do trawienia i polega na dobrym rozmieszaniu papki pokarmowej i rozproszenia spożytego tłuszczu do niewielkich kropli - faza ta zwana jest fazą emulsyfikacji i zachodzi dzięki rytmicznym skurczom żołądka zwanym ruchami perystaltycznymi. Po przedostaniu się do dwunastnicy papka pokarmowa miesza się z wydzielaną do jej światła żółcią, która ma bardzo silne właściwości zmniejszania napięcia powierzchniowego, podobnie jak płyn do mycia naczyń ułatwiający mycie zatłuszczonych naczyń. Dzięki temu proces emulsyfikacji zapoczątkowany w żołądku zachodzi dalej, a tłuszcz tworzy emulsję złożoną z bardzo drobnych kropelek tłuszczu. Następnie do światła dwunastnicy zostają wydzielone produkowane w trzustce enzymy: lipaza trzustkowa, fosfolipaza i esterazy. Zadaniem ich jest hydroliza, czyli rozkład wiązań chemicznych tłuszczów złożonych, którego końcowym etapem jest mieszanina kwasów tłuszczowych. Dopiero w tej postaci tłuszcz może być wchłaniany ze światła jelita i wykorzystywany przez organizm jako materiał energetyczny lub zapasowy. Przy schorzeniach organów wytwarzających żółć i enzymy trawiące tłuszcze dochodzi do zaburzenia ich trawienia i często pojawiają się tzw. stolce tłuszczowe. Są to biegunki z domieszką widocznych gołym okiem kropli tłuszczu. Ma to miejsce zazwyczaj przy schorzeniach trzustki (zapalenia ostre i przewlekłe) i wątroby oraz dróg żółciowych.